Hiter razvoj nožev je konec 18. stoletja spremljal razvoj parnih strojev in drugih strojev.
Leta 1783 je francoski René prvič izdelal rezkarje. Leta 1923 je Schroeter iz Nemčije izumil cementiran karbid. Pri uporabi cementiranega karbida je učinkovitost več kot dvakrat večja od hitroreznega jekla, močno pa se izboljšata tudi kakovost površine in natančnost dimenzij obdelovancev, obdelanih z rezanjem.
Ker sta hitrorezno jeklo in cementni karbid razmeroma draga, je nemška družba Degussa leta 1938 pridobila patent za keramične nože. Leta 1972 je General Electric Company iz ZDA izdelal polikristalne sintetične diamantne in polikristalne kubične rezine borovega nitrida. Ti nekovinski materiali za orodje omogočajo rezanje pri večjih hitrostih.
Leta 1969 je švedska jeklarna Sandvik pridobila patent za proizvodnjo karbidnih rezil, prevlečenih s titanovim karbidom, s kemičnim nanašanjem s paro. Leta 1972 sta Bangsar in Lagolan v Združenih državah Amerike razvila metodo fizičnega nanašanja s paro, s katero trdo plast titanovega karbida ali titanovega nitrida prevlečemo na površino orodja iz cementiranega karbida ali hitrega jekla. Metoda površinske prevleke združuje visoko trdnost in žilavost osnovnega materiala z visoko trdoto in odpornostjo površinske plasti, tako da ima ta kompozitni material boljše rezalne lastnosti.
Zaradi delov, ki delujejo pod visoko temperaturo, visokim tlakom, visoko hitrostjo in korozivnim fluidnim medijem, se uporabljajo vedno težje obdelani materiali, raven avtomatizacije obdelave rezanja in zahteve po natančnosti obdelave pa so vedno višje . Pri izbiri kota orodja je treba upoštevati vpliv številnih dejavnikov, kot so material obdelovanca, material orodja, lastnosti obdelave (groba in dodelava) itd., Ki jih je treba izbrati smiselno glede na specifično situacijo.
Pogosti materiali za orodje: hitrorezno jeklo, cementni karbid (vključno s keramiko), keramika, CBN (kubični borov nitrid), PCD (polikristalni diamant), ker je njegova trdota težja od druge, zato je na splošno tudi hitrost rezanja ena je višja od druge.
Analiza učinkovitosti materiala orodja
Hitro jeklo:
lahko razdelimo na navadno hitrorezno jeklo in visokozmogljivo hitrorezno jeklo.
Običajno hitrorezno jeklo, kot je W18Cr4V, se pogosto uporablja pri izdelavi različnih zapletenih orodij. Hitrost rezanja običajno ni previsoka, 40-60m / min pri rezanju navadnega jekla.
Visokozmogljivo hitrorezno jeklo, kot je W12Cr4V4Mo, je narejeno tako, da se običajnemu hitroreznemu jeklu doda nekaj vsebnosti ogljika, vsebnosti vanadija in doda kobalt, aluminij in drugi elementi. Njegova trpežnost je 1,5-3 krat večja od običajnega hitroreznega jekla.
Karbid:
V skladu z GB2075-87 (glej standard 190) ga lahko razdelimo v tri kategorije: P, M in K. Cementirani karbid tipa P se v glavnem uporablja za obdelavo železnih kovin z dolgimi ostružki, modra pa kot znamka; Tip M se v glavnem uporablja za obdelavo železnih kovin. Neželezne kovine pa za oznako uporabljajo rumeno, znano tudi kot splošno cementirani karbid, tip K pa v glavnem za obdelavo bližnjih železnih kovin, neželeznih kovin in kovinski materiali, rdeča pa se uporablja kot znamka.
Arabske številke za P, M, K označujejo njegovo zmogljivost in nosilne pogoje ali pogoje obdelave med obdelavo. Manjše je število, večja je trdota in slabša žilavost.
Keramika:
Keramični materiali imajo dobro odpornost proti obrabi in lahko obdelujejo visoko trde materiale, ki jih je težko ali nemogoče obdelati s tradicionalnimi orodji. Poleg tega se s keramičnimi rezalnimi orodji lahko izognemo porabi energije obdelave žarjenja, zato lahko tudi povečamo trdoto obdelovanca in podaljšamo življenjsko dobo strojev in opreme.
Trenje med rezili iz keramike in kovine je pri rezanju majhno, med rezanjem se ni enostavno držati rezil in ni enostavno izdelati vgrajenega roba, možno pa je tudi hitro rezanje. Zato je v enakih pogojih hrapavost površine obdelovanca razmeroma majhna. Trajnost orodja je nekajkrat ali celo več desetkrat večja od tradicionalnih orodij, kar zmanjša število sprememb orodij pri obdelavi; odpornost na visoke temperature, dobra rdeča trdota. Neprekinjeno lahko reže pri 1200 ℃. Hitrost rezanja keramičnih vložkov je torej lahko veliko večja od hitrosti cementiranega karbida. Lahko izvede hitro rezanje ali uresniči GG; struženje in rezkanje namesto brušenja&;. Učinkovitost rezanja je 3–10-krat večja kot pri tradicionalnih orodjih, s čimer lahko prihranite 30–70% ali več delovnih ur, električne energije in obdelovalnih strojev.
CBN:
To je drugi trenutno največji trdotni material. Trdota kompozitne pločevine CBN je običajno HV3000 ～ 5000, ki ima visoko toplotno stabilnost in trdoto pri visoki temperaturi ter ima visoko odpornost na oksidacijo tudi pri 1000 ℃. Pojavi se oksidacija in pri 1200 ℃ ～ 1300 ℃ kemično ne reagira z materiali na osnovi železa. Ima dobro toplotno prevodnost in nizek koeficient trenja.
Polikristalni diamant PCD:
Diamantni nož ima značilnosti visoke trdote, visoke tlačne trdnosti, dobre toplotne prevodnosti in odpornosti proti obrabi ter lahko doseže visoko natančnost obdelave in učinkovitost obdelave pri hitrem rezanju. Ker je struktura PCD fino zrnato diamantno sintrano telo z različnimi usmeritvami, čeprav je vezivo dodano, je njegova trdota in odpornost proti obrabi še vedno nižja od monokristalnega diamanta. Afiniteta z neželeznimi kovinami in nekovinskimi materiali je zelo majhna in sekance med postopkom obdelave ni enostavno prilepiti na konico orodja, da tvorijo pozidan rob.
Ustrezni obseg uporabe materialov:
Hitro jeklo: uporablja se predvsem za oblikovanje orodij in zapletenih oblik ter v drugih primerih, ki zahtevajo visoko žilavost
Cementni karbid: najširši obseg uporabe, v bistvu se lahko posuši;
Keramika: uporablja se predvsem za struženje trdih delov in grobo obdelavo ter za hitro obdelavo delov iz litega železa;
CBN: Uporablja se predvsem pri struženju trdih delov in hitri obdelavi delov iz litega železa (na splošno je učinkovitejša od keramike z vidika odpornosti proti obrabi, žilavosti in odpornosti na lome);
PCD: Uporablja se predvsem za visoko učinkovito rezanje neželeznih in nekovinskih materialov.
Zahteve CNC obdelovalnih strojev za orodne materiale
Visoka trdota in odpornost proti obrabi
Trdota rezalnega dela orodja mora biti večja od trdote materiala obdelovanca. Večja kot je trdota materiala orodja, boljša je njegova odpornost proti obrabi. Trdota materiala orodja pri sobni temperaturi mora biti nad HRC62.
Zadostna trdnost in žilavost
Orodje ima velik pritisk med pretiranim rezanjem in včasih deluje pod udarci in vibracijami. Da se orodje ne bi zdrobilo in zlomilo, mora imeti material orodja zadostno trdnost in žilavost. Na splošno se upogibna trdnost uporablja za izražanje trdnosti materiala orodja. Vrednost udarca se uporablja za izražanje žilavosti materiala orodja.
Visoka toplotna odpornost
Toplotna odpornost se nanaša na delovanje orodnih materialov za vzdrževanje trdote, odpornosti proti obrabi, trdnosti in žilavosti pri visokih temperaturah. To je glavni indeks za merjenje zmogljivosti rezanja orodnih materialov. Ta zmogljivost se imenuje tudi rdeča trdota materialov za orodje.
boljša toplotna prevodnost
Večja kot je toplotna prevodnost materiala orodja, več toplote prenaša orodje, kar je koristno za zmanjšanje temperature rezanja orodja in izboljšanje trajnosti orodja.
Dobra izdelava
Da bi olajšali obdelavo in izdelavo orodij, morajo imeti materiali za orodje dobre procesne lastnosti, kot so kovanje, valjanje, varjenje, rezanje in brušenje, lastnosti toplotne obdelave in visokotemperaturne plastične deformacije materialov orodij. Za cementirano karbidno in keramično orodje Material zahteva tudi dobre lastnosti sintranja in oblikovanja tlaka.